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1、 西安科技大学基于52单片机 数字电子钟课程设计题 目： 数字电子钟 院 （系）： 电气与控制工程学院 专 业： 自动化 学生姓名： 王慧、邵云杰、徐铣蔚 指导教师： 杨良煜 、刘晓荣 2013、01、08 摘 要单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面。本设计采用LCD液晶屏幕显示系统，以AT89C52单片机为核心
2、，由键盘、温度采集、定时闹铃、日期提醒等功能模块组成。基于题目基本要求，本系统对时间显示、闹铃方式进和温度采集系统行了重点设计。本系统大部分功能由软件来实现，吸收了硬件软件化的思想，大部分功能通过软件来实现，使电路简单明了，系统稳定性大大提高。本系统不仅成功的实现了要求的基本功能，多数发挥部分也得到了实现，而且还具有一定的创新功能。关键字：单片机、 LCD液晶显示;温度采集;定时闹铃 目 录摘 要2前 言31设计方案41.1 显示模块41.2 温度模块41.3 键盘模块41.4 时钟模块51.5其他模块52总体框架53硬件电路53.1单片机最小系统：63.2温度测量模块:73.3 LCD液晶显
3、示模块:73.4整体电路图84系统软件设计流程94.1主程序流程84.2 温度测量流程图104.3键值处理流程104.3处理事件流程115程序代码126 元件清单137 心得体会14附程序15参考文献30 前言时钟，自从它发明的那天起，就成为人类的朋友，但随着时间的推移，科学技术的不断发展，人们对时间计量的精度要求越来越高，应用越来越广。怎样让时钟更好的为人民服务，怎样让我们的老朋友焕发青春呢？这就要求人们不断设计出新型时钟。现今，高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟，石英表，石英钟都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调校，数字式电子钟用集成电路
4、计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时，分，秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。时钟电路在计算机系统中起着非常重要的作用，是保证系统正常工作的基础。在一个单片机应用系统中，时钟有两方面的含义：一是指为保障系统正常工作的基准振荡定时信号，主要由晶振和外围电路组成，晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢；二是指系统的标准定时时钟，即定时时间，它通常有两种实现方法：一是用软件实现，即用单片机内部的可编程定时/计数器来实现，但误差很大，主要用在对时间精度要求不高的场合；二是用专门的时钟芯片实现，在对时间精度要求
5、很高的情况下，通常采用这种方法，典型的时钟芯片有：DS1302，DS12887，X1203等都可以满足高精度的要求。本文主要介绍用单片机内部的定时/计数器来实现电子时钟的方法，本设计由单片机AT89S51芯片和LED数码管为核心，辅以必要的电路，构成了一个单片机电子时钟。1设计方案1.1 显示模块显示模块采用Lcd1602。Lcd1602液晶显示具有丰富多样性、灵活性、电路简单、易于控制而且功耗小等优点，对于信息量多的系统，是比较适合的。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每
6、一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如A。 1.2 温度模块温度模块采用DS18B20，其独特的一线接口，只需要一条口线通信多点能力，简化了分布式温度传感应用 无需外部元件 可用数据总线供电，电压范围为3.0 V至5.5 V 无需备用电源 测量温度范围为-55 C至+125 。华氏相当于是-67 F到257华氏度 -10 C至+85 C范围内精度为0.5 。温度
7、传感器可编程的分辨率为912位 温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒，用户可定义的非易失性温度报警设置。应用范围包括恒温控制，工业系统，消费电子产品温度计，或任何热敏感系统。DS18B20的数字温度计提供9至12位（可编程设备温度读数。信息被发送到/从DS18B20 通过1线接口，所以中央微处理器与DS18B20只有一个一条口线连接。为读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。 因为每一个DS18B20的包含一个独特的序号，多个DS18B20可以同时存在于一条总线。这使得温度传感器放置在许多不同的地方。它的用途很多，包括空调环境控制，感测建筑物内温设备或机器，并进行过程监
8、测和控制。1.3 键盘模块键盘模块采用44矩阵键盘。在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口（如P2口）就可以构成44=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比如再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线则只能多出一键（9键）。由此可见，在需要的键数比较多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。1.4时钟模块时钟模块采用定时器0提供时钟源。定时/计数器0可以工作在4种工作方式中。工作方式0是13位的计数器；工作方式1是16位的计数器
9、；工作方式2带有数据自动重装的功能，因此，定时更精确。经常用于波特率发生器。；工作方式3是将它当做两个8位的定时器来用。主要与另一个定时器工作于方式2时配套使用。为了方便处理和提高精度采用方式2。但要提供秒信号还需要一个计数器来记录中断的次数以产生秒信号。1.5其他模块程序提供校时功能，通过44矩阵键盘校时，键盘功能键（即键值大于9的6个键）和键盘的数字键（即键值为09的9个键）来校时。程序可以通过设定的时间计算出当天是星期几。并在Lcd1602的左上角显示出来。程序日期模块的年份区间为2000年到2099年一百年的时间。2总体框架AT89S52Lcd1602DS18B2044矩阵键盘蜂鸣器图
10、1总体框架3硬件电路3.1单片机最小系统： 最小系统包括晶体振荡电路、复位开关和电源部分。图2为AT89C52单片机的最小系统。MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚分布请参照-单片机引脚图：l P0.0P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的3932号端子）。 l P1.0P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的18号端子）。l P2.0P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的2128号端子）。 l P3.0P3.7 P3口8位双向口线（在引脚的1017号端子）。P0做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。 P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电
11、阻。P3 除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），还有一些特殊功能，由特殊寄存器来设置2 图2 最小系统电路图程序下载接口图3-4如图3-4所示，由AT89S ISP构成的两排十针下载口，板图上有一个小方框，为1号引角；下载线的凸口为正方向，凸口的右侧边的第一个插孔为1号引角。3.2温度测量模块:温度测量传感器采用DALLAS公司DS18B20的单总线数字化温度传感器，测温范围为-55125，可编程为9位12位A/D转换精度，测温分辨率达到0.0625，采用寄生电源工作方式，CPU只需一根口线便能与DS18B20通信，占用CPU口线少，可节省大量引线和逻辑电路。接口电路如图3所示。图3 DS
12、18B20测量电路3.3. LCD液晶显示模块:LCD液晶显示模块采用LCD1602型号，具有很低的功耗，正常工作时电流仅2.0mA/5.0V。通过编程实现自动关闭屏幕能够更有效的降低功耗。LCD1602分两行显示，每行可显示多达16个字符。LCD1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，通过内部指令可实现对其显示多样的控制，并且还能利用空余的空间自定义字符。 3.4. 整体电路图4系统软件设计流程4.1主程序流程开 始初始化Lcd1602初始化时间和日期初始化定时器处理事件 是否有键按下 否 是处理按键结 束图7 系统主程序流程4.2. 温度测量流程图如图11所示： 图11 温度测量程序流程图、键值处理4.3键值处理流程是否有按键 否 读取键值 清屏，状态标志为1键值为0x0a是否清屏，状态标志为2键值为0x0b是否设定时间键值为0x0c是否设定日期键值为0x0d是否状态标志为3键值为0x0e是否状态标志为0键值为0x0e 是结 束图9 键值处理流程图事件处理4.4 处理事件流程图 是否有秒信号秒信号清零 是显示时间和日期状态标志为0 否状态标志为1 是显示温度
